La fabbrica dei pianeti

Una simulazione al computer dell'evoluzione delle nubi di gas e, quindi, della formazione dei pianeti (fonte: science) source: science

I grandi pianeti gassosi, come Giove o Saturno, si formano più rapidamente del previsto, nell'arco di poche centinaia di anni.

Lo ha scoperto un gruppo di scienziati, tra i quali un astrofisico dell’Università di Zurigo.

Milioni di miliardi di tonnellate di gas, una quantità di materia immane, pari a centinaia di volte la massa della Terra, che ruota nel vuoto e orbita lentamente intorno al sole: è lo spettacolo affascinante ripreso dalle sonde che si avvicinano a Giove, il più grande tra i pianeti del sistema solare.

Lucio Mayer, giovane astrofisico dell’Università di Zurigo, ha dimostrato con l’aiuto del computer che Giove e i giganti gassosi suoi simili, localizzati nei pressi di altre stelle, si sono formati molto più rapidamente di quanto si credesse, nell’arco di poche centinaia di anni.

La nascita del sistema solare

Cinque miliardi di anni fa il sistema solare non esisteva. Al suo posto c’era una nube di gas e polveri cosmiche.

Col tempo, parte della nube si condensò per effetto dell’attrazione gravitazionale. Si formò un oggetto massiccio. La pressione esercitata sugli atomi al suo interno attivò una catena di reazioni nucleari e l’oggetto si accese: era nato il sole.

Intorno alla giovane stella orbitavano i resti della nube originaria di gas e polvere, il cosiddetto “disco protoplanetario”. Secondo la teoria comunemente accettata, il disco protoplanetario avrebbe impiegato milioni di anni per coagularsi e dare origine ai nuclei rocciosi dei pianeti attuali.

In seguito, alcuni di questi nuclei avrebbero attratto enormi quantità di gas. Si sarebbero formati così i pianeti solidi, come la Terra e Marte, e quelli gassosi, come Giove e Saturno.

Una teoria rivoluzionaria

Lucio Mayer e un gruppo di colleghi dell’Università di Washington, dove il fisico ha lavorato per due anni, propongono sulle pagine della rivista Science un modello alternativo per la genesi dei giganti gassosi.

“Le radiazioni emesse da una stella appena nata”, spiega lo scienziato, “impiegano molto meno di un milione di anni per spazzare via tutto il gas contenuto nel disco protoplanetario. Quindi il processo di formazione dei pianeti come Giove deve essere veloce. Deve concludersi prima che il gas nello spazio circostante sia terminato, o il pianeta non si formerebbe affatto.”

Per verificare la loro ipotesi, i fisici si sono serviti di una simulazione realizzata con il computer. Hanno osservato così che un disco di sottile pulviscolo e gas in orbita intorno a una stella subisce una rapida evoluzione. Nell’arco di poche centinaia di anni perde omogeneità. Si trasforma in una spirale, le cui braccia coagulano rapidamente e generano ammassi sferici.

Prima il gas, poi il nucleo

“Al contrario di quanto prevede la teoria standard sull’origine dei pianeti”, prosegue Mayer, “secondo il nostro modello, il guscio gassoso si sarebbe formato per primo. In seguito, le particelle di polvere sarebbero migrate dalla periferia verso il cuore del pianeta, costituendo il suo nucleo solido”.

Negli ultimi anni sono stati localizzati più di cento pianeti estranei al sistema solare e sono tutti giganti gassosi simili a Giove.

“La loro massa e le loro caratteristiche orbitali rispecchiano quelle previste dal nostro modello”, dice il fisico, “inoltre, di recente il telescopio spaziale Hubble ha fotografato un disco protoplanetario che presenta una struttura a spirale simile a quella prodotta con la nostra simulazione”.

“Attualmente”, aggiunge Mayer, “sto collaborando con i colleghi dell’osservatorio di Nizza per controllare se il modello che abbiamo proposto può spiegare anche l’origine dei pianeti rocciosi, come la Terra.”

Maria Cristina Valsecchi

Fatti e cifre

Il sistema solare è formato da nove pianeti: Mercurio, Venere, la Terra, Marte, Giove, Saturno, Urano, Nettuno e Plutone;
Mercurio, Venere, la Terra, Marte e Plutone sono solidi. Giove e Saturno sono gassosi.
Nettuno e Urano una volta erano gassosi, ma hanno perso il guscio di gas, spazzato dalle radiazioni di una stella un tempo vicina. È rimasto solo il nucleo solido;
Fino ad ora sono stati localizzati più di cento pianeti esterni al sistema solare. Sono tutti giganti gassosi come Giove;
La nascita del sistema solare risale a circa 4,7 miliardi di anni fa.

In breve

Secondo la teoria standard sull’origine dei sistemi stellari, le stelle si formano da nubi di gas e polvere, coagulate per effetto della gravità.

Nell’arco di milioni di anni, la polvere rimasta intorno alla stella neonata si ammassa e genera dei corpi solidi, i pianeti. Alcuni di questi corpi, attirano grandi quantità di gas e si coprono di uno spesso guscio gassoso.

Secondo Lucio Mayer, appena dopo la nascita della stella, nell’arco di poche centinaia di anni, la nube residua si coagula e forma dei corpi gassosi. In seguito, all’interno di questi corpi, la polvere si separa dal gas, si raccoglie al centro e costituisce un nucleo solido.